EP0865827A2

EP0865827A2 - Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät

Info

Publication number: EP0865827A2
Application number: EP98102582A
Authority: EP
Inventors: Lothar Hartmann
Original assignee: Suttner GmbH and Co KG
Current assignee: Suttner GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1998-02-14
Publication date: 1998-09-23
Anticipated expiration: 2018-02-14
Also published as: EP0865827B1; US5941458A; EP0865827A3

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse (1) und einem im Gehäuse drehbar gelagerten, von der Reinigungsflüssigkeit angeströmten Turbinenläufer (4), mit einem stromabwärts des Turbinenläufers angeordneten Düsenträger (6) mit einer Düse, deren Austrittsachse mit der Drehachse des Turbinenläufers einen spitzen Winkel einschließt und die mitsamt dem Düsenträger vom Turbinenläufer so auf einer Kreisbahn um dessen Drehachse bewegt wird, daß der aus der Düse austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft, mit einem die Antriebsbewegung des Turbinenläufers mit erheblich heruntergesetzter Drehzahl auf den Düsenträger übertragenden Planetengetriebe mit einem mit dem Turbinenläufer verbundenen Sonnenrad (8), einem mit dem Düsenträger verbundenen Planetenrad (10) und einem an der Innenseite des Gehäuses angeordneten oder ausgeformten Hohlrad (11), in dem das Planetenrad angetrieben vom Sonnenrad abwälzt, wobei die Düse sich mit einem an ihr ausgebildeten kugeligen vorderen Ende in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse befestigten pfannenartigen Dichtung (12) abstützt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Düsenträger in Richtung der Austrittsachse der Düse geneigt angeordnet ist und daß auf dem Düsenträger am von dem kugeligen Ende abgewandten hinteren Ende das Planetenrad des Planetengetriebes drehbar gelagert ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Die bekannte Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät, von der die Erfindung ausgeht (DE - U - 295 12 768) zeigt ein Planetengetriebe mit einem festgesetzten Planetenradträger, der mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Düsenträger mit darin sitzender, axial in Richtung der Dichtung mittels eines Federelements vorgespannter Düse erstreckt sich wie eine Art Hülse um das Planetengetriebe herum und bildet das Hohlrad des Planetengetriebes. Das hat die dort erläuterten strömungstechnischen Vorteile. Die Konstruktion ist aber baulich aufwendig und sollte vereinfacht werden.

Bei der zuvor erläuterten bekannten Rotordüse ist bereits angesprochen worden, daß man den Düsenträger auch mit dem Planetenradträger verbinden kann, wobei dann das Hohlrad auf der Innenseite des Gehäuses ortsfest anzuordnen wäre. In diesem Fall würde der Planetenradträger ebenfalls noch hülsenartig vom Düsenträger erfaßt. Die in der Achse des Sonnenrades durch einen Strömungskanal einströmende Reinigungsflüssigkeit würde ebenfalls strömungstechnisch vorteilhaft sofort in den Düsenträger eintreten.

Bekannt ist auch eine Rotordüse fuhr ein Hochdruckreinigungsgerät ohne Getriebe, bei der die Düse in einer Stelze angeordnet ist, die selbst geneigt zur Drehachse des Turbinenläufers im Gehäuse ausgerichtet ist und sich mit einem kugeligen vorderen Ende in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse gehaltenen Pfanne abstützt, während sie am gegenüberliegenden hinteren Ende von einem mit dem Turbinenläufer verbundenen, in radialem Abstand von der Drehachse angeordneten Mitnehmer angetrieben wird. Dieser Mitnehmer erlaubt eine um die Längsachse der Stelze freie Drehung der Stelze relativ zum Mitnehmer. Zweck dieser freien Drehung ist es, daß sich die Abstützfläche der Stelze in der pfannenartigen Dichtung nicht mit derselben unter Umständen sehr hohen Drehzahl des Turbinenläufers selbst dreht. Diese Drehzahl ist unter Umständen sogar so hoch, daß sie durch Bremselemente begrenzt werden muß. Dazu zeigt diese Konstruktion dann Fliehkraft-Bremselemente (EP - B - 0 252 261).

Bekannt ist auch eine Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät (DE - C - 44 33 646), bei der die in einer Art Stelze als Düsenträger angeordnete Düse unmittelbar von der Reinigungsflüssigkeit, also strömungsmechanisch, nicht getriebetechnisch angetrieben wird. Hier hat der Düsenträger am rückwärtigen Ende einen radial nach außen vorstehenden, darauf drehbar gelagerten Wälzring, der sich an der Gehäuseinnenwand abwälzt. Das hat ebenfalls den Sinn, die sich im Betrieb ergebende Eigenrotation des Düsenkörpers von der Umlaufrotation des Düsenkörpers in Anlage an der Gehäuseinnenwand zu entkoppeln, um den Verschleiß an der pfannenartigen Dichtung zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte, bekannte Rotordüse mit Planetengetriebe konstruktiv zu vereinfachen.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei der eingangs erläuterten Rotordüse mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Das Ende des Düsenträgers bildet die Lagerachse des Planetenrades des Planetengetriebes. Damit hat man also ein auf das Minimum reduziertes Planetengetriebe, bei dem durch die Lagerung des Planetenrades auf dem Ende des Düsenträgers, der insoweit als Achse wirkt, auf einfache Weise die Entkopplung der sich im Betrieb ergebenden Eigenrotation des Düsenträgers von der Umlaufrotation des Düsenträgers nach Maßgabe des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes gewährleistet ist.

Im häufigsten Fall wird das Planetengetriebe als Zahnradgetriebe ausgeführt sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Planetengetriebe als Reibradgetriebe, beispielsweise mit einer Hartgummirolle als Planetenrad auf dem Ende des Düsenträgers auszuführen.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine weiter bevorzugte Lehre ist Gegenstand des unabhängigen Schutzanspruchs 7, der besonders bevorzugt allerdings in Verbindung mit Schutzanspruch 1 realisierbar ist. Allerdings kann Schutzanspruch 7 auch bei Konstruktionen des Standes der Technik, die eingangs erläutert worden sind, realisiert werden. Die Ausführung des Gehäuses in Aluminium hat insbesondere Gewichtsvorteile, d. h. mit einer solchen Hochleistungs-Rotordüse kann eine Person wesentlich länger arbeiten als mit den bisher am Markt befindlichen Rotordüsen.

Auch insoweit sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät im Schnitt dargestellt.

Eine Rotordüse der in Rede stehenden Art befindet sich üblicherweise an der Spitze einer hier nicht dargestellten Reinigungslanze eines Hochdruckreinigungsgerätes. Die dargestellte Rotordüse hat ein zweiteiliges Gehäuse 1, das aus einem Einlaßteil 1a und einem Auslaßteil 1b besteht, die miteinander verschraubt und gegeneinander abgedichtet sind. Das Einlaßteil 1a weist einen Wassereintritt 2, das Auslaßteil 1b einen Wasseraustritt 3 auf. Im Gehäuse 1 ist ein Innen-Hohlraum gebildet, in dem sich ein Turbinenläufer 4 befindet. Zum Anströmen des Turbinenläufers 4 dient ein Strömungseinsatz 5, der das am Wassereintritt 2 eintretende Wasser über entsprechende Kanäle auf den Turbinenläufer 4 lenkt.

Stromabwärts des Turbinenläufers 4 ist ein Düsenträger 6 mit einer Düse 7 angeordnet, deren Austrittsachse mit der Drehachse des Turbinenläufers 4 einen spitzen Winkel einschließt. Der Düsenträger 6 mit der Düse 7 wird vom Turbinenläufer 4 so auf einer Kreisbahn um dessen Drehachse bewegt (Translation auf einer Kreisbahn), daß der aus der Düse 7 austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft. Der Düsenträger 6 ist hier langgestreckt, stelzenartig ausgebildet und die Düse 7 ist als getrenntes Teil in den Düsenträger 6 eingesetzt. Das hat Gründe der Werkstoffauswahl. Grundsätzlich wäre es auch möglich, daß die Düse 7 im Düsenträger 6 einstückig ausgebildet ist.

Die Antriebsbewegung des Turbinenläufers 4 wird mit erheblich heruntergesetzter Drehzahl auf den Düsenträger 6 übertragen, und zwar durch ein Planetengetriebe. Dieses besteht aus einem mit dem Turbinenläufer 4 verbundenen Sonnenrad 8, das im dargestellten Ausführungsbeispiel mittig einen Strömungskanal 9 für das unter hohem Druck strömende Wasser aufweist. Ferner ist dargestellt ein Planetenrad 10 das mit dem Sonnenrad 8 kämmt, und ein Hohlrad 11, in dem das Planetenrad 10 sich abwälzt.

Mit einem an ihr ausgebildeten kugeligen vorderen Ende stützt sich die Düse 7 in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse 1 befestigten pfannenartigen Dichtung 12 ab. Die Dichtung 12 selbst ist aus stark verschleißfestem Material ausgebildet und selbst nochmals in einen Einsatz 13 am Wasseraustritt 3 eingesetzt.

Das Hohlrad 11 des Planetengetriebes ist an der Innenseite des Gehäuses 1 angeordnet, im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Getriebeeinsatz 14, der zwischen Einlaßteil 1a und Auslaßteil 1b des Gehäuses 1 eingesetzt und verklemmt ist. Das Hohlrad 11 kann auch an der Innenseite des Gehäuses 1 ausgeformt sein. Der Düsenträger 6 ist in Richtung der Austrittsachse der Düse 7 geneigt angeordnet. Auf dem Düsenträger 6 ist am von dem kugeligen Ende abgewandten hinteren Ende das Planetenrad 10 des Planetengetriebes drehbar gelagert. Man erkennt angedeutet die miteinander kämmenden Zahnreihen der verschiedenen Räder des Planetengetriebes.

Eine schnelle Drehung des Turbinenläufers 4 bewirkt über das Untersetzungsverhältnis des Planetengetriebes, beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis von 6:1, entsprechend herabgesetzt eine langsame Drehung des Planetenrades 10 um das mit dem Turbinenläufer 4 verbundene, mit dessen Drehzahl sich drehende Sonnenrad 8. Dies bewirkt ein Umlaufen des aus der Düse 7 im Düsenträger 6 ausgestoßenen Wasserstrahls auf einem Kegelmantel.

Der Aufbau der dargestellten Rotordüse ist trotz des Einsatzes eines Untersetzungsgetriebes in Form eines Planetengetriebes denkbar einfach.

Aus getriebetechnischen Gründen könnte man vorsehen, daß das vom Düsenträger 6 getragene Planetenrad 10 mit mindestens einem weiteren Planetenrad, vorzugsweise zwei weiteren Planetenrädern, die frei mitlaufen, vorzugsweise in einem Planetenradträger, kombiniert ist. Der Seitendruck auf das Sonnenrad 8 durch das Planetenrad 10 würde so ausgeglichen, was getriebetechnisch an sich zweckmäßig ist.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das Planetengetriebe als Zahnradgetriebe. Es könnte in ähnlicher Weise auch als Reibradgetriebe ausgeführt sein, beispielsweise mit dem Planetenrad 10 ausgeführt als Hartgummirolle, die auf dem Ende des Düsenträgers 6 drehbar gelagert ist.

Wie im Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, kann die Düse 7 im Düsenträger 6 um die eigene Längsachse nicht drehbar, aber in Achsrichtung gegenüber dem Düsenträger 6 verschiebbar angeordnet sein. Die Drehbarkeit der Düse 7 im Düsenträger 6 ist wegen der möglichen Eigendrehung des Düsenträgers 6 gegenüber dem Planetenrad 10 nicht notwendig. Die axiale Verschiebbarkeit der Düse 7 im Düsenträger 6 hat die im Stand der Technik bereits erläuterten Vorteile hinsichtlich des Betriebs und der Fertigungstoleranz. Auch eine Vorspannung mittels eines Federelementes in aus dem Stand der Technik bekannter Weise könnte vorgesehen sein.

Nicht dargestellt bzw. nicht unbedingt erkennbar in der Zeichnung ist, daß es vorteilhaft sein kann, daß ein Strömungseinsatz 5 vorgesehen ist, der das am Wassereintritt 2 eintretende Wasser über entsprechende Kanäle auf den Turbinenläufer 4 lenkt, und daß Anzahl und Anordnung der Wasserdurchtritte im Strömungseinsatz 5 unterschiedlich wählbar sind, gegebenenfalls durch Wahl unterschiedlicher Strömungseinsätze 5, um so die Drehzahl und Drehgeschwindigkeit des Turbinenläufers 4 zu bestimmen.

Besonders bevorzugt ist es, daß das Gehäuse 1 aus Aluminium, insbesondere aus einer Aluminium-Legierung, besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Düsenträger 6 beim Umlaufen eine Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses 1 nicht hat. Weiter ist im dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß das Hohlrad 11 eines die Antriebsbewegung des Turbinenläufers 4 auf den Düsenträger 6 übertragenden Planetengetriebes als separates, verschleißfestes Teil am Gehäuse 1 angeordnet ist. Man erkennt hier das entsprechende Einsatzteil, nämlich den Getriebeeinsatz 14. Dieser kann eben aus hochverschleißfestem Material, insbesondere einem entsprechenden Metall bestehen, während das Gehäuse im übrigen, zumindest das Gehäuseteil 1b, aus Aluminium besteht.

Auch bei einer Rotordüse mit einem in Anlage an der Innenwandung des Gehäuses 1 umlaufenden Düsenträger 6, insbesondere ohne ein zwischengeschaltetes Getriebe, könnte man ein Gehäuse 1 aus Aluminium realisieren, wenn man die Berührungs-Laufbahn des Düsenträgers 6 entsprechend verschleißfest ausrüstet, also entsprechend beschichtet oder mit einer Einlage oder einem Einsatz versieht.

Claims

Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät
mit einem Gehäuse (1) und einem im Gehäuse (1) drehbar gelagerten, von der Reinigungsflüssigkeit angeströmten Turbinenläufer (4),
mit einem stromabwärts des Turbinenläufers (4) angeordneten Düsenträger (6) mit einer Düse (7), deren Austrittsachse mit der Drehachse des Turbinenläufers (4) einen spitzen Winkel einschließt und die mitsamt dem Düsenträger (6) vom Turbinenläufer (4) so auf einer Kreisbahn um dessen Drehachse bewegt wird, daß der aus der Düse (7) austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft,
mit einem die Antriebsbewegung des Turbinenläufers mit erheblich heruntergesetzter Drehzahl auf den Düsenträger (6) übertragenden Planetengetriebe mit einem mit dem Turbinenläufer (4) verbundenen Sonnenrad (8), einem mit dem Düsenträger (6) verbundenen Planetenrad (10) und einem an der Innenseite des Gehäuses (1) angeordneten oder ausgeformten Hohlrad (11), in dem das Planetenrad (10) angetrieben vom Sonnenrad (8) abwälzt,
wobei die Düse (7) sich mit einem an ihr ausgebildeten kugeligen vorderen Ende in einer in der Mitte offenen, am Gehäuse (1) befestigten pfannenartigen Dichtung (12) abstützt,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Düsenträger (6) in Richtung der Austrittsachse der Düse (7) geneigt angeordnet ist und

daß auf dem Düsenträger (6) am von dem kugeligen Ende abgewandten hinteren Ende das Planetenrad (10) des Planetengetriebes drehbar gelagert ist.
Rotordüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (7) in den Düsenträger (6) eingesetzt oder im Düsenträger (6) einstückig ausgeformt ist.
Rotordüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Düsenträger (6) drehbar gelagerte Planetenrad (10) mit mindestens einem weiteren Planetenrad, vorzugsweise zwei weiteren Planetenrädern, die frei mitlaufen, vorzugsweise in einem Planetenradträger, kombiniert ist.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe als Zahnradgetriebe ausgeführt ist.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe als Reibradgetriebe ausgeführt ist.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungseinsatz (5) vorgesehen ist, der das am Wassereintritt (2) eintretende Wasser über entsprechende Kanäle auf den Turbinenläufer (4) lenkt, und daß Anzahl und Anordnung der Wasserdurchtritte im Strömungseinsatz (5) unterschiedlich wählbar sind, gegebenenfalls durch Wahl unterschiedlicher Strömungseinsätze (5), um so die Drehzahl und Drehgeschwindigkeit des Turbinenläufers (4) zu bestimmen.
Rotordüse für ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Gehäuse (1) und einem im Gehäuse (1) drehbar gelagerten Düsenträger (6) mit einer Düse (7), die mitsamt dem Düsenträger (6) so bewegt wird, daß der aus der Düse (7) austretende Strahl der Reinigungsflüssigkeit auf einem Kegelmantel umläuft,

insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (1) aus Aluminium, insbesondere aus einer Aluminium-Legierung, besteht.
Rotordüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (6) beim Umlaufen eine Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses (1) nicht hat.
Rotordüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (6) beim Umlaufen die Innenfläche des Gehäuses (1) berührt, das Material des Gehäuses (1) in dem Berührungsbereich jedoch verschleißfest ausgerüstet, insbesondere beschichtet oder mit einer Einlage versehen ist.
Rotordüse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlrad (11) eines die Antriebsbewegung eines Turbinenläufers (4) auf den Düsenträger (6) übertragenden Planetengetriebes als separates, verschleißfestes Teil am Gehäuse (1) angeordnet ist.